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Impianti Dentali 1-07
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GIMMOC Vol. XI N° 1, 2007
Giornale Italiano di
Microbiologia Medica
Odontoiatrica e Clinica
Vol. XI, N° 1, 2007
p. 8 - 14
Organo ufficiale della
S.I.M.M.O.C.
Copyright © 2007
I. Milazzo1,
G. Blandino1*,
G. Nicoletti1,
O. Baglio2,
S. Pappalardo2
*Autore di riferimento:
G. Blandino
LAVORI ORIGINALI/ORIGINAL ARTICLES
8
5-04-2007
Impianti dentali a connessione conometrica versus
impianti dentali a connessione avvitata:
studio microbiologico e al microscopio elettronico
a scansione
Dental implants with locking taper connection versus
screwed connection: Microbiologic and scanning
electron microscope study
Riassunto: Lo scopo del presente lavoro è stato quello di effettuare una analisi sull’interfaccia degli impianti
dentali, mettendo a confronto diversi sistemi di connessione, al fine di valutare il ruolo della discrepanza geometrica, presente tra moncone e impianto (Fixture-Abutment), nel favorire la permeabilità alla colonizzazione
batterica. Sono stati presi in esame due tipi di impianti dentali, presenti in commercio, diversi per il sistema di
connessione tra impianto e moncone. Gli impianti dentali (Fixture-Abutment Complex, CFA) esaminati sono
stati 16 CFA a connessione avvitata (Sweden-Martina Italia), diversi tra loro per il diametro (Ø), 4 CFA di Ø
3,8mm, 4 CFA di Ø 4,7mm, 4 CFA di Ø 5,7mm e 4 CFA di Ø 6,7mm, e 4 CFA a connessione conometrica di Ø
3,5mm (Bicon). Sono stati condotti dei saggi in vitro, mettendo a contatto i diversi impianti con una coltura microbica costituita da Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa e Streptococcus pyogenes, per verificare la loro eventuale infiltrazione all’interno degli impianti dentali nell’arco di 24h. Inoltre è stata condotta un’analisi al microscopio elettronico a scansione per valutare il gap esistente a livello dell’interfaccia fixture -abutment. In tutti i CFA conometrici e nei CFA avvitati di diametro di 3,8mm non è stata riscontrata alcuna traccia di infiltrazione da parte delle specie batteriche in esame. Nei CFA avvitati è stato osservato un
grado crescente di infiltrazione batterica in relazione all’ampiezza del diametro.
Dallo studio emerge che esiste un’importante correlazione tra il diametro degli impianti a connessione avvitata e la permeabilità alla colonizzazione microbica, che è direttamente proporzionale al diametro implantare.
Summary: The aim of this study was to carry out an analysis of the Fixture-Abutment Interfaces (FAI), comparing different connection systems, to evaluate the role of geometric discrepancy, which is present between
the abutment and the fixture, in favoring the permeability to bacterial colonization. Two types of commercially available FAI were studied, 16 screwed FAI (Sweden-Martina Italia) (4 of Ø 3.8 mm, 4 of Ø 4.7 mm, 4
of Ø 5.7 mm and 4 of Ø 6.7 mm) and 4 locking taper FAI (Bicon) (Ø 3.5mm). The assays were carried out
in vitro, placing in contact the different dental implants with broth-culture of Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa and Streptococcus pyogenes to test the infiltration inside of FAI.
Furthermore, scanning electron microscope (SEM) study was carried out to evaluate the gap at the fixtureabutment interface. In all the locking taper FAI and in the screwed FAI with a diameter of 3.8 mm there was
no trace of bacterial infiltration of the species examined. In the screwed FAI there was an increasing level of
bacterial infiltration in relationship to the diameter.
Therefore, this paper shows that there is a correlation between the diameter of the screwed implant and the
permeability to microbic infiltration, directly proportional to the diameter of the implant.
INTRODUZIONE
La perdita degli elementi dentali è vissuta oggi, nella nostra società, come una
menomazione in grado di compromettere il ‘quod vitam’ e i rapporti interpersonali affettivi e lavorativi. Per tale motivo,
i pazienti parzialmente o totalmente
edentuli sono indirizzati, attualmente,
1
2
verso una riabilitazione implantoprotesica, di tipo funzionale ed estetico, soprattutto nella regione anteriore [Balaji,
2002].
Negli ultimi decenni, i progressi ottenuti
nella chirurgia additiva preimplantare ha
consentito di ottenere ottimi risultati nella ricostruzione tridimensionale del complesso maxillo-facciale, sia nei casi di
Dipartimento di Scienze Microbiologiche e Ginecologiche-Sezione di Microbiologia, Università di Catania
Dipartimento Specialità Medico-Chirurgiche, Policlinico, Università di Catania
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MATERIALI E METODI
Saggio di infiltrazione microbica
Per tale studio sono stati presi in esame
due tipi di impianti dentali, presenti in
commercio, diversi per il sistema di connessione tra impianto e moncone. Gli impianti dentali (Fixture-Abutment Com-
plex, CFA) esaminati sono stati 16 a connessione avvitata (Sweden-Martina Italia), diversi tra loro per il diametro (Ø) (4
CFA di Ø 3,8mm, 4 CFA di Ø 4,7mm, 4
CFA di Ø 5,7mm e 4 CFA di Ø 6,7mm) e 4
a connessione conometrica di Ø 3,5mm
(Bicon).
Per l’analisi di infiltrazione microbica sono stati impiegati alcuni batteri selezionati in base alle loro differenti dimensioni: Staphylococcus aureus (dimensioni Ø
0,8-1 µm); Escherichia coli (dimensioni
1x1,6 µm); Pseudomonas aeruginosa
(dimensioni 0,5x 3 µm); Streptococcus
pyogenes (dimensioni Ø 1-1,5 µm).
Lo studio veniva effettuato avvitando e
sterilizzando con i raggi UV i componenti delle connessioni; quindi, gli impianti
dentali in esame venivano posti a contatto con le colture dei ceppi batterici scelti
(BHI broth) ed incubati a 37°C. Dalle
brodocolture, ad intervalli di tempo prestabiliti (3, 6 e 24h), gli impianti venivano
prelevati ed opportunamente lavati (3 lavaggi in fisiologica sterile). Le parti delle
connessioni impianto-moncone venivano separate e messe ad incubare in BHI
broth a 37°C. Dopo 18h di incubazione,
per ogni campione di brodo, veniva effettuata una colorazione di Gram ed una
semina su terreni selettivi per confermare che l’eventuale presenza microbica all’interno del sistema impiantare era da ricondurre ai batteri selezionati per l’infiltrazione e non a contaminazione accidentale da parte di altri microrganismi. I
saggi sono stati condotti in doppio per
verificare la riproducibilità dei risultati sinonimo di garanzia d’attendibilità delle
prove effettuate.
Analisi al Microscopio Elettronico a
Scansione (SEM)
Per analizzare il gap geometrico esistente a livello dell’interfaccia fixture-abutment è stata condotta un’analisi al SEM
su impianti dentali identici a quelli utilizzati per lo studio microbico; i diversi sistemi implantari sono stati analizzati senza essere sottoposti a particolari procedure di preparazione.
Per le analisi sulla discrepanza geometrica a livello della superficie di contatto tra
impianto e moncone è stato utilizzato il
Impianti dentali a
connessione
conometrica versus
impianti dentali a
connessione avvitata:
studio microbiologico
e al microscopio
elettronico
a scansione
Dental implants with
locking taper
connection versus
screwed connection:
Microbiologic and
scanning
electron microscope
study
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piccoli difetti ossei che nei casi di grande
atrofia [Simion e Fontana, 2004; Pappalardo et al., 2004; Reinert et al., 2003;
Keith, 2004; Ganz e Valen, 2002].
Negli ultimi anni, la ricerca implantare ha
concentrato la sua attenzione sulle caratteristiche della componente endossea
dell’impianto (fixture), per individuare i
criteri per la valutazione del successo clinico degli impianti in funzione di una
buona osseointegrazione [Ekelund et
al.,2003; Branemark, 2003; Weigl, 2003;
Asvanund e Morgano, 2004; Davis et
al.,2003; Kawahara et al.,2003]. Oggi l’attenzione di molti ricercatori e clinici è focalizzata sullo studio dei sistemi di connessione impianto-moncone presenti in
commercio, al fine di ovviare ad alcune
problematiche legate all’insuccesso implantare. Infatti, da un’attenta analisi in
letteratura, le cause di insuccesso implantare più frequenti sono da ricondursi
ad un’infiammazione di origine batterica;
in implanto-protesi le complicanze più
temibili, dal punto di vista microbiologico, sono la perimplantite e il riassorbimento angolare [Abrahamsson et al,
1998; Lindhe e Berglundh, 1998].
Uno dei maggiori rischi di infezione, attorno ai sistemi implantari a due fasi, è
inerente alla presenza di un gap geometrico tra l’impianto (fixture) e il moncone
(abutment); tale spazio può servire da
serbatoio stagnante ai fini di una reinfezione del solco perimplantare [Piattelli et
al, 2001; Keller et al, 1998].
Lo scopo del presente lavoro è stato
quello di effettuare un’analisi sull’interfaccia della connessione monconeimpianto, mettendo a confronto diversi
sistemi di connessione, in modo da valutare la responsabilità della discrepanza
geometrica presente tra moncone e impianto come fattore favorente la permeabilità alla colonizzazione batterica.
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Milazzo et al.
microscopio elettronico LEO 1550 F.E.
(Field Emission) con colonna Gemini; un
microscopio a scansione elettronica
(S.E.M.) a bassa tensione, che consente
la descrizione antidistruttiva del campione senza alcun rivestimento, ottenendo
una risoluzione estremamente alta, che
va da 3 nm (a 1 chilovolt) a 1 nm (a 30
chilovolt), per una distanza di lavoro
(WD) pari a 2mm.
I campioni analizzati sono stati sottoposti
a vari ingrandimenti, in un range compreso tra 100X e 3000X;
Le specifiche tecniche, che sono state
prese come parametri di riferimento, per
il microscopio elettronico, sono le seguenti: tensione di accelerazione del fascio (EHT), pari a EHT=20.00 Kv; corrente del fascio di elettroni (Probe Current)
di 40 pA; risoluzione di 1nm a 20 Kv per
una WD di 2mm; angolo di tiltaggio di 0
gradi.
Per tutti i campioni analizzati sono stati
utilizzati i Secondary Electron Image
(SE2) come rilevatori per le caratteristiche del materiale.
La misurazione del gap è stata effettuata
attraverso il programma di misurazione
Point to Point measure µm.
Tabella I
Risultati del test da infiltrazione batterica nei 5 diversi impianti dentali
3h
6h
24h
CFA avvitato Ø 3,8 mm
-
-
-
CFA avvitato Ø 4,7 mm
-
-
-
CFA avvitato Ø 5,7 mm
-
-
-
CFA avvitato Ø 6,7 mm
-
-
-
CFA conometrico
-
-
-
CFA avvitato Ø 3,8 mm
-
-
-
CFA avvitato Ø 4,7 mm
-
-
+
CFA avvitato Ø 5,7 mm
-
-
+
CFA avvitato Ø 6,7 mm
-
+
+
CFA conometrico
-
-
-
CFA avvitato Ø 3,8 mm
-
-
-
CFA avvitato Ø 4,7 mm
-
-
-
CFA avvitato Ø 5,7 mm
-
+
+
CFA avvitato Ø 6,7 mm
-
-
-
CFA conometrico
-
-
-
CFA avvitato Ø 3,8 mm-
-
-
-
CFA avvitato Ø 4,7 mm
-
-
-
CFA avvitato Ø 5,7 mm
-
-
+
CFA avvitato Ø 6,7 mm
-
-
-
CFA conometrico
-
-
-
S. Pyogenes
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S. aureus
P. aeruginosa
E. coli
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I risultati ottenuti dallo studio microbico
sui diversi impianti dentali, sia a connessione conometrica che avvitata, sono riportati in Tabella I. In tutte le prove effettuate non si sono mai verificati casi di
contaminazione batterica accidentale.
La contaminazione con S. pyogenes non
veniva dimostrata in nessun impianto.
Per quanto riguarda gli altri ceppi saggiati (S. aureus, P. aeruginosa, E. coli), negli impianti a connessione conometrica e
in quelli avvitati con diametro di 3,8 mm
non è stata evidenziata nessuna crescita
batterica, neppure a distanza di 24 ore.
Per gli altri impianti a connessione avvitata a distanza di 3 ore non veniva osservata alcuna infiltrazione. Invece, a distanza di 6 ore dall’inoculo veniva evidenziata una infiltrazione da parte di
S. aureus nell’impianto a connessione avvitata con diametro di 6,7 mm e da parte
di P. aeruginosa nell’impianto a connessione avvitata con diametro di 5,7 mm.
A distanza di 24 ore i risultati mostravano
una infiltrazione da parte di S. aureus
negli impianti a connessione avvitata con
diametro di 4,7 mm, di 5,7 mm e di 6,7
mm. P. aeruginosa ed E. coli contaminavano, mediante infiltrazione, soltanto
l’impianto a connessione avvitata con
diametro di 5,7 mm.
Lo studio al SEM, a vari ingrandimenti, ha
evidenziato differenti discrepanze geometriche a livello dell’interfaccia moncone-impianto.L’impianto dentale a connessione conometrica presentava un
gap geometrico compreso tra 0,5 e 1,5
µm (foto 1). La misurazione della discrepanza geometrica nei diversi impianti a
connessione avvitata è stata differente a
seconda del diametro dell’interfaccia
analizzata. Infatti nell’impianto di diametro 3,8 mm il gap era di 1,5-2 µm (foto 2),
nell’impianto di diametro 4,7mm il gap
era di 4 µm (foto 3), nell’impianto di diametro 5,7mm il gap era di 8-10 µm (foto
4) e nell’impianto di diametro 6,7mm il
gap era di 8 µm (foto 5).
Figura 1
Immagine al SEM del CFA conometrico Ø 3,5 mm (ingrandimento a 8000 X)
Impianti dentali a
connessione
conometrica versus
impianti dentali a
connessione avvitata:
studio microbiologico
e al microscopio
elettronico
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Dental implants with
locking taper
connection versus
screwed connection:
Microbiologic and
scanning
electron microscope
study
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RISULTATI
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Figura 2
Immagine al SEM del CFA avvitato Ø 3,8 mm (ingrandimento a 2000 X)
Figura 3
Immagine al SEM del CFA avvitato Ø 4,7 mm (ingrandimento a 3600 X)
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Figura 4
Immagine al SEM del CFA avvitato Ø 5,7 mm (ingrandimento a 3600 X)
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DISCUSSIONE
I risultati ottenuti hanno dimostrato che
esiste un’importante correlazione tra il
diametro degli impianti a connessione
avvitata e la permeabilità alla colonizzazione microbica.
La tecnica utilizzata ha dato prova della
sua validità, perché i risultati sono stati
ripetibili. Va, però, considerato tenuto
che le condizioni sperimentali risultavano più favorevoli alla crescita microbica
rispetto alle condizioni reali “in vivo”, in
quanto è stato utilizzato un terreno colturale di arricchimento; inoltre, la crescita
microbica non è stata ostacolata, come fisiologicamente avviene, dalla presenza
d’enzimi, da detersione meccanica o da
fenomeni di competizione tra microrganismi anche di specie diverse. L’infiltrazione batterica nelle connessioni avvitate
di 5,7 mm e di 6,7 mm è risultata decisamente più elevata rispetto all’impianto
con connessione avvitata di 4,7 mm,
mentre nell’impianto di 3,8 mm era del
tutto inesistente. Questo dato trova conferma nel differente gap (4-15 µm) esistente tra impianto e moncone nei CFA
avvitati con diametro superiore a 3,8
mm.
In letteratura non sono stati ancora definiti i parametri standard di accettabilità
delle discrepanze tra sovrastruttura e impianto; si oscilla infatti dai 150 µm proposti da Yanase et al. [1994] ai soli 30 µm
definiti da York et al. [1985]. Tale fissurazione consente un agevole passaggio di
microrganismi (di dimensioni comprese
tra 1 e 3 µm) tra interno ed esterno degli
impianti, come già dimostrato in letteratura [Buchmann et al., 2003; Quirynen et
al., 1994; Gross et al., 1999]. Quirynen et
al., [1994] sempre valutando impianti
Brånemark, dimostrarono in vitro un
consistente passaggio di germi dalla superficie interna a quella esterna dei CFA.
Nei CFA conometrici e nei CFA avvitati di
3,8 mm l’infiltrazione batterica è risultata
nulla, nonostante il terreno di arricchimento in cui erano poste. Tale dato è
supportato dal minimo gap (0,5-1,5µm)
nei CFA conometrici e (1,5-2 µm) nei CFA
avvitati di 3,8 mm, riscontrato all’analisi
al SEM, che rende estremamente disagevole il passaggio microbico nei due sensi. Pertanto da tale studio si evince che i
CFA conometrici e i CFA avvitati di 3,8
mm rappresentano una valida barriera
meccanica nei confronti dell’infiltrazione
batterica, ostacolando l’eventuale insorgenza di una perimplantite o di un riassorbimento osseo angolare, che possono
essere causa della perdita dell’impianto
stesso.
Impianti dentali a
connessione
conometrica versus
impianti dentali a
connessione avvitata:
studio microbiologico
e al microscopio
elettronico
a scansione
Dental implants with
locking taper
connection versus
screwed connection:
Microbiologic and
scanning
electron microscope
study
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Figura 5
Immagine al SEM del CFA avvitato Ø 6,7 mm (ingrandimento a 3600 X)
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Milazzo et al.
Ulteriori studi in vivo permetterebbero di
valutare e meglio quantizzare l’effettiva
efficacia degli impianti dentali a connessione sia avvitata che conometrica, in
funzione di una sopravvivenza implantare a medio e lungo termine.
BIBLIOGRAFIA
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